Musiklokaler, akustik

Byggnadsstyrelsen 6 Tekniska byråns information 1979-10 Musiklokaler, akustik Planering av Regionmusikens lokaler

REGIONMUSIKENS LOKALER. AKUSTISKA SYNPUNKTER VID PLANERING AV MUSIKLOKALER. Regionmusikens olika avdelningar kan ha varierande lokalkrav beroende på avdelningarnas storlek - så har Stockholm exempelvis nu ca 50 musiker medan Västerås har 17. Olika avdelningar kan också ha skilda profileringar, t ex med tonvikt på ljudstarka instrument såsom brass eller slagverk, eller med tyngden på ljudsvaga instrument såsom stråkar och träblåsinstrument. Därför kan lokalprogrammen bli ganska varierande. Akustiksynpunkter och krav måste dock alltid anpassas efter: Lokalernas ftinktion:. överspelningsr4um (övningsrum) för ljudstarka resp ljudsvaga instrument,. specialrum för slagverk, ensemblerum för olika antal musiker. repetitionslokal Regionmusikavdelningens rof ilerin Hår är det ur akustisk synpunkt viktigt om man gör en satsning på ljudstarka eller ljudsvaga instrument. Vid nya lokaler bör de här angivna ljudspecifikationerna tillfredsställas. Vid om- eller tillbyggnad bör hänsyn tas till rekommendationerna så långt det går tekniskt och ekonomiskt. Äldre lokaler som exempelvis skolor kan ofta ge ganska acceptabla resultat. I Stockholm har man med god erfarenhet kunnat inreda en äldre skola som tillbyggnad till. Musikhögskolan.

Önskemålen för ett bra ljudklimat i ett musikrum kan vara ganska subjektivt och personligt färgade. De flesta är överens om att rummet bör vara så störningsfritt som möjligt för ljud från andra lokaler och installationer. Det finns däremot större divergens när man skall bedöma ett rums akustik. Många önskar en ganska torr akustik (kort efterklangstid) vilket ger goda möjligheter att avlyssna och rätta till fel. Men det finns också många förespråkare för en klangfull akustik (Lång efterklangstid) vilket ger en spelglädje och slätar över fel. De tekniska krav på akustik som återges i denna skrift får därför tas som allmänt vägledande. Exempelvis kan avvikelser från angivna värden på efterklangstid accepteras med upp till 0,1-0,2 sekunder (s). Ljudisoleringen mellan två rum kan också variera med 1-2 db från vad man föreslagit utan att någon påtaglig skillnad uppfattas. Litteraturen på detta speciella område är ytterst bristfällig och någon referens anges inte heller. Angivna rekommendationer baserar sig på personliga erfarenheter från arbete med musiklokaler och synpunkter från Musikhögskolan i Stockholm, Regionmusiken (centrala kansliet) och byggnadsstyrelsen. Innan rekommendationerna mer allmänt tillämpas bör de provas någon tid på olika projekt varefter viss revidering kan ske. Allmänt om akustiken i ett rum Ljudet i ett rum påverkas inte bara av musikinstrumentets styrka och klang utan också av rummets akustiska egenskaper. Det bör observeras att inredningen i ett rum påverkar akustiken. Särskilt bör följande observeras:

3 Rumsvolym d v s golvyta gånger medelhöjd. Material i gorr, väggar och tak samt inredning. Rums form. Akustisk diffusion. Styrkan hos inträngande ljud från andra lokaler, från trafik utomhus eller från installationer för luft och värme. I det följande görs en värdering av var och en av dessa egenskapers inverkan på den musikaliska upplevelsen i rummet. Volym Trots att man spelar med konstant styrka i ett rum märker man att styrkan minskar om man ökar rumsvolymen. Detta kan man praktiskt demonstrera genom att öppna vikväggar till angränsande rum eller genom att spela på en teaterscen med upphöjd eller nedsänkt järnridå. Att ljudstyrkan avtar beror på att energitätheten per m3 minskar i det större rummet jämfört med det mindre. Alldeles intill den spelande påverkas ljudets styrka inte av rummets egenskaper. Däremot blir ljudet starkare något längre bort i det s k efterklangsfältet därför att rumsreflexerna adderas till direktljudet. Den minskning man här får i styrka när rumsvolymen ökar från V1 till V2 kan beräknas enögt Q L = 10 log V2/V1 db där L1 L är minskningen av ljudtrycksn.ivån mätt i db, ett fysikaliskt styrkemått. Om man t ex flyttar ett och samma instrument från ett rum med viss volym till ett annat med dubbla volymen blir minskningen i efterklangsfältet endast 3 db, d v s ingen dramatisk styrkeändring. För att styrkan ska upplevas som hälften så stark fordras en styrkeminskning idet fysikaliska måttet med ca 10 db. Så stora variationer

4 förekommer inte i praktiken annat än möjligen mellan rum för individuell övning och en stor konsertsal. Av detta ser man också att inga stora effekter kan åstadkommas genom att enbart variera rumshöjden om avsikten t ex är att minska ljudet i ett rum med ljudstarka instrument jämfört med rum för ljudsvaga. Avsikten med att öka rumshöjden kan ju vara att man vill skona hörseln hos musikerna med de ljudstarka instrumenten. Emellertid bör man ta hänsyn till att slagverken eller brassen kan producera ljud med över 100 db medan de ljudsvaga instrumenten såsom stråkarna håller sig i närheten av riskfria värden kring 80-85 db. Ökar man rumshöjden från t ex 2,5 till 3,0 m för att få mindre styrka blir denna endast 0,8 db lägre enligt formeln ovan och det är knappt märkbart. Det kan emellertid vara andra akustiska skäl till att inte välja för låg rumshöjd. Främst påverkas rumsklangen som blir fylligare och efterklangsrikare i ett högt rum och akustiken påverkas där mindre av inredningen än i ett lågt rum. Minimimåttet 2,7 m bör helst inte underskridas. Materialval Genom att välja olika beklädnader på golv, väggar och tak kan man avsevärt påverka ett rums akustik vad beträffar ljudets styrka och klang. Om samtliga ytor kläs med ljuddämpande material - textilier, akustikplattor eller akustikpaneler - får rummet en klanglös och torr akustik och styrkan i efterklangsfältet försvagas. En sådan lösning kan alltså vara lämplig i ett rum för ett ljudstarkt instrument där den höga styrkan är huvudproblemet. Däremot är åtgärden mindre lämplig i ett rum för ljudsvaga instrument där styrkeminskning inte är så viktig. Motsatsen till ett ljuddämpat, torrt rum har man i ett kalt

5 betongrum utan inredning, resonansrikt rumsljud. vilket ger ett starkt och Rumsljudet beskrivs bäst med den traditionella parametern ef terklangstiden T i sekunder (s). Förenklat är detta den tid det tar för ljudet att klinga bort till ohörbarhet sedan ljudkällan tystnat. Efterklangen är mest märkbar för ljud med korta impulser från exempelvis slagverk eller från sta'ccatospel. Vid mera utdragna toner blir man mindre uppmärksam på rummets efterklangstid. Efterklangstiden är beroende av rummets volym V m3 och dess abs rbtion A i m2 absorbtionsenheter. Ab_ sorbtionen kan beräknas genom summan av arean hos de olika rumsytorna multiplicerad med respektive absorbtionsfaktorer d v s A = C. S1+ S4L3. S3. där cc = absorbtionsfaktorn hos y tan med arean S 1 m2 etc. r Efterklangstiden kan i enklare fall beräknas genom Sabine:S ef terklan sf o-rne1: T = 0,16 V sekunder A S För att ett rum skall få klangfull akustik måste efterklangstiden vara lång för musik helst över 1 sekund. Mycket beror dock av spelart, musikkomposition och lokaltyp. I rekommendationerna har värdet 1 till 1,5 s angivits för att få klangrika rum. Man bör också observera att klangfärgen påverkas av ljudets frekvens. T bör vara densamma vid olika frekvenser. Ibland kan dock högre värden accepteras vid de lägsta frekvenserna. Vid alltför hög lågf rekvent efterklangstid blir ljudets klangfärg "ihålig" och onaturlig. Detta uppstår om ljudet dämpas i rummet enbart genom en effektiv akustikplatta i taket. Sådana plattor är ofta tillverkade i mineralull som ger hög

diskantdämpning men blygsam basabsorbtion. Basabsorb tion kan man få genom tunna skivor av trä eller gips med luftspalt. Det går också att konstruera särskilda akustikpaneler med slitsar eller hål i en tunn förplatta framför mineralull så att god avvägning sker mellan låga och höga toner. Om det väsentliga är att minska ljudets styrka i ett rum måste man använda sig av högabsorberande material på såväl golv och väggar som tak. Om man som utgångsläge i ett rum har ganska liten absorbtion med värdet Al absorbtionsenheter och genom beklädnader ökar till A2 blir styrkeminskningen i efterklangsfältet 1 L: Q L 10 log Å2 db 1 Denna formel galler dock endast rum med relativt låg medelabsorbtionsfaktor. Om därigenom efterklangs tiderna blir T1 resp T2 kan styrkeminskningen också beräknas genom L = 10 log T1 db T2 Om man utgår från ett relativt odämpat rum utan akustiska beklädnader och med efterklangstid T = 1,5 s och dämpar ned till ca 0,3 s genom beklädnader på väggar och tak blir styrkeminskningen ungefär L=10 lo g 1-'S=ca7dB 03 Detta är en påtaglig minskning. Man ser härav att det är betydligt effektivare att minska styrkan i ett rum genom att förse det med absorbenter jämfört med att t ex ändra rumshöjder. Ofta kan man inte låsa ett rums funktion till viss instrumenttyp och det är då aktuellt att kunna variera rumsdämpningen. Det kan ske med hjälp av variabla absorbenter, t ex om man förser väggarna med veckade

7 draperier, hängda i en takskena så att de kan täcka en viss väggyta eller 'dras ifrån. Det finns också färdiga väggpaneler som kan hängas som tavlor på väggarna och som på ena sidan är ljudreflekterande och på den andra sidan starkt ljudabsorberande. Sådana arrangemang är också bra om man från början är tveksam om vilken akustik man önskar. Man bör komma ihåg att absorbenter på väggar påverkar akustiken mest i rum med sparsam möblering och utan åhörare. De har därför mest inverkan på akustiken i små övningsrum. Inverkan blir mindre eller ingen alls i större uppspelningsrum beräknade för publik och med stoppade stolar. Rumsf orm. Förekomst av rumsdi'f'ftusion o'c'h flåddereko. När man ska diskutera rumsformens inverkan på akustiken bör man skilja på om rummet är litet och glest möblerat, t ex ett rum för individuellt musicerande, eller stort och avsett som repetitions- eller konsertlokal med eller utan publik och med omfattande inredning. Små rum blir ofta av utrymmesskäl rektangulära medan man i större publika lokaler ofta har en viss frihet att forma rummet bl a efter akustiska krav. Mindre rum med enkla former behöver inte vara akustiskt undermåliga. Varje relativt odämpat ruin har ett antal akustiska 'resonanser eller egenfrekvenser. Det märks t ex i ett kakelklätt badrum där rösten får hjälp att åstadkomma ett kraftigt ljud vid vissa påtagliga frekvenser. Särskilt märkbara är de lågfrekventa. Basar sjunger gärna i badrum. Dessa egenfrekvenser uppstår genom att det kan uppkomma stående vågor t ex mellan två parallella, ljudreflekterande väggar. Andra och mera invecklade resonansreflexer kan också uppstå mellan flera rumsytor än två och har särskilt stor betydelse

8 när även golvet reflekterar ljudet. När ett rum har många odämpade egenfrekvenser, väl fördelade över hela frekvensområdet, märks de enstaka resonanserna inte så starkt och man närmar sig vad man kan kalla en diffus ljudfördelning med en tendens till samma energitäthet i olika punkter av rummet. Tyvärr har man inget enkelt mått för diffusionen i likhet med vad som finns för efterklangstiden. Man kan endast beskriva vilka åtgärder som behövs för att tillfredsställa god diffusion, ej siffermässigt mäta denna. Man: bör vara uppmärksam på att man inte kan undvika stående vågor genom att t ex snedställa två väggar. Stående vågor kan endast avlägsnas genom att man dämpar rumsytorna eller möblerar rikligt. Snedställning av ytorna har däremot den effekten att man sprider ut egenfrekvensområdet. Därmed erhålles bättre diffusion. Vid rum med ljuddämpande tak får man ännu en fördel med snedställningen på så sätt att fladdereko mellan de parallella väggarna avlägsnas. Ett fladdereko uppstår av ett kortvarigt ljud, en handklappning eller en smäll då en stol eller ett instrument fälls ihop. I ett helt odämpat rum märks det nästan inte. Det kan nämligen förekomma i olika riktningar på samma sätt som de stående vågorna. Härigenom går riktningskaraktären förlorad. För att få god diffusion i ett rum skall man, då rumsdämpningen är liten, undvika kvadratiska eller kubiska rum. Här kommer ju många egenfrekvenser att bli lika, vilket bör undvikas. I ett kvadratiskt rum behöver tvärdimensionerna endast avvika någon eller några dm från varandra för att egenfrekvenserna ska avvika tillfredsställande. Bättre är att se till att väggarna inte blir helt parallella som i vanliga kontorsrum. Man kan vid en samling rum i fil ordna så att varannan vägg blir

9 något snedställd mellan yttervägg och korridorvägg. Vid beklädnad med gipsskivor är detta lätt att ordna genom en snedmontering av gipsskivorna med hjälp av olika regeltjocklek vid korridor och yttervägg. En snedställning med omkring 5o bör räcka för att avlägsna ett f laddereko mellan två motstående väggar. Om man inte har någon dämpning alls genom rumsytorna för att erhålla lång efterklangstid, bör man för att åstadkomma god diffusion undvika kvadratformen och eventuellt snedställa motstående väggar något. Önskar man längre efterklangstid och man därför valt ett lätt dämpande undertak, bör snedställning av väggarna alltid ske i musikrum så att fladdereko mellan väggarna undvikes. En ur akustisk synpunkt bättre lösning för medeldämpade rum är att förse väggarna partiellt med absorbentpaneler. Dessa beräknas så att man får rätt efterklangstid och undviker att absorbenterna sitter på samma ställen av motstående väggar. Taket lämnas då odämpat. Då man har krav på mycket kort efterklangstid blir det aktuellt att dämpa väggarna praktiskt taget helt. På så sätt dämpas egenfrekvenserna helt liksom.fladderekot. Man behöver då inte heller ta akustiska hänsyn till rumsform och någon snedställning av väggar är inte heller nödvändig. Dålig rumsdiffusion är mest märkbar vid inspelning i rum med endast en mikrofon (monoinspelning). Vid två mikrofoner eller avlyssning direkt blir inverkan av de stående vågorna mindre märkbar eftersom ljudupptagningen inte sker samtidigt i ljudmaxima eller -min ima.

lo I stora rum för repetition eller konsert är förhållandena mera komplicerade. Bär bestäms formgivningen förutom av akustiken också av många andra hänsyn såsom sikt, arkitektur etc. Här hänvisas till en omfattande litteratur. Störningar från installationer, andra lokaler eller trafik 0 Man strävar självfallet efter att få så tysta rum som möjligt utan störande ovidkommande ljud Helt. störningsfria rum blir emellertid dyrbara att bygga och man får därför vanligen kompromissa mellan kostnad och akustisk kvalite. Man skiljer på två olika störningar, dels de som uppstår i samma rum, dels de som kommer från andra rum eller utifrån. Störningar inom rummet härstammar vanligen från värme eller ventilationssystem. För att luftljud från andra rum inte ska störa musikverksamheten eller tvärtom - måste luftlju:dsi'sole ringen hos väggar, bjälklag, dörrar, fönster m m hålla vissa minimivärden. För dessa använder man måttet luftljudsindex Ia med enheten db. Som mått på ljudet från ljudkällor i samma rum använder man den vägda ljudnivån LA med enheten db (A). Slutligen kan det i vissa fall vara nödvändigt att ta hänsyn till trafikbuller utifrån. Som mått för trafikbullret används också ljudnivån i db (A) men man beräknar eller mäter en sorts medelvärde ekvivalentnivån Lq i db(a). genom en tidsintegration över ett normalt dygn. Rekommendationer för olika ty er av musikrum Se tabell 1 och tabell 2.

Tabell 1. L 'uddata för musiklokaler Typ av musiklokal Min luftljudsindex vid angränsning mot Efterklangs- Installa- Trafikrum av typ: tid tionsljud buller annat I samman- t kontor I korridor musikrum träde srum Ia db - optimal - max - max r1 7-annn u!7 Ia d8 Ia db Ia db T sek LA db (A) L a d B(A) Övnings- eller överspelnings- 52 52 48 rum, ljudsvaga instrument 35 1,0 30 40 Do för ljudstarka instrument 55-60 55 55 inkl slagverk 35 0,3-0,5 30 40 Ensemblerum 60 55 48 35 1,0 30 40 Repetitionsrum 55-60 55 48

12 Tekniska kommentarer till rekommefderade ljuddata För att en byggnad ska fungera väl för musikverksamhet bör även andra synpunkter beaktas än vad som framgår av tabellen ovan. Således bör musikrummen formges och ljuddämpas så att god diffusion nås och att fladdereko undvikes. Då det ärmöjligt bör man också utföra bjälklagen med flytande betongövergoly med mineralullsmatta för att hindra stomljudsöverföring av ljud och vibrationer från piano och andra instrument som har direktkontakt med golvet. För att ge en uppfattning om innebörden av kraven i tabellen görs här en kort kommentar i anslutning till värdena. Luf tl j udskraven Luftljudsindex 35 db. för rum med dörrförbindelse medför att man måste använda ljudisolerande dörr med medelisoleringstal om minst 35 db, väggen som dörren sitter i måste också ha Luftljudsindex om 35-40 db vilket är lätt att erhålla med tegel- eller gipsskivekonstruktioner. Luftljudsindex 48 db kan nås t ex med en putsad 1/2 stens tegelvägg eller en 12-15 cm gipsskivevägg med dubbla skivor på gemensamma reglar och mineralull. Luftljudsindex 52 db nås t ex med 1/1 stens putsad tegel, 20 cm betong eller ca 15 cm gipsskivevägg med dubbla skivor på skilda regelsystem och mineralull. Luftljudsindex 55-60 db, ett mycket högt värde, kan nås med dubbla, tjocka väggar t ex ca 20 cm gipsskive vägg med dubbla skivor på skilda regelsystem med tung mineralull i hela luftmellanrummet. Det är då oftast också nödvändigt att hindra bjälklagens flanktransmission genom att använda flytande betongövergoly med mineralull. 1

13 Efterklan svärdena En efterklangstid med 'så låga värden som 0,3-0,5 s förutsätter att ljuddämpning sker i både väggar och tak. Efterklangstid om ca 1 s kan t ex nås i ett mindre rum genom att lätt ljuddämpa taket men lämna väggarna reflekterande. Kravet på 1-1,5 s i repetitionslokaler kan nås på många olika sätt, t ex genom att partiellt ljuddämpa väggarna och låta taket vara odämpat. Instal'låtionsljud Kraven på installationsljud är inte speciellt stränga, men de förutsätter ändå att man för luftinstallationen belastar luftdonen med relativt låga flöden och att kanalerna förses med fällor för att reducera ljudet från fläktar och regleringsorgan till rummet. Även vattenströmningen i radiatorer måste hållas vid relativt låga hastigheter för att kravet skall uppfyllas. Man bör också tänka på att belysning med lysrör kan åstadkomma störande ljud, t ex brummande biljud. Trafikbuller Om kravet på 40 db(a) är lätt att uppfylla är beroende av trafiksituationen. Vid tät trafik med stora flöden av tunga fordon nära accelerationsställen fordras specialfönster i ljudisolerande yttervägg för rummen mot trafikleden. Vid gles trafik eller orientering från trafikleden fordras vanligen inga speciella åtgärder för att tillfredsställa kravet.

14 Tabell 2. Minimimått för musikrum i nybyggnader r Min, golvyta Min, höjd 2 m 2 m överspelningsrum för enskild övnin g med 1'udsva g a instrument 10 2, 7x) Do för 1'udstarka instrument 20 2, 7x) Specialrum för slagverk 30 3 Ensemblerum, 4-6 musiker 20 3 ", 6-10 " 30 ", 8-12 40 3 Repetitionslokal 100xx) x) Vid ombyggnad kan något lägre höjd accepteras, men lägst 2,5 m. xx)beroende av avdelningens storlek, men minst 2 m2 musiker.